摘 要本系統(tǒng)主要是對自動運(yùn)煤皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。輸煤皮帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，輸煤皮帶控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。該系統(tǒng)用三菱 FX2N 系列可編程序控制器（ PLC）作為控制核心，整個(gè)系統(tǒng)采用了一臺 PLC 控制 4 臺皮帶機(jī)，整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)一個(gè)控制室。利用 PLC 控制皮帶輸煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了逆序啟動、順序停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式，從而實(shí)現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動化功能。本文對 PLC 自動運(yùn)料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，該控制系統(tǒng)具有精度高、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低、操作維護(hù)簡單等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。本次設(shè)計(jì)主要的內(nèi)容：采用三菱 FX2N 系列 PLC 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，著重從皮帶運(yùn)輸機(jī)方面深入研究，確定其控制要求，明確 PLC 的機(jī)型的選擇，確定 I/O 地址的分配，設(shè)計(jì) I/O 接線圖、控制流程圖及梯形圖，深入理解 PLC 的編程方法，按照控制要求對自動配料皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程。關(guān)鍵詞：皮帶運(yùn)輸機(jī)；可編程控制器；控制IAbstractThis system is mainly to control the automatic coal belt conveyor design.Design of the control system of coal conveying belt is a very traditional subject, now with the emergence of of all kinds of advanced precise control instruments, the design scheme of coal conveying belt control is becoming more and more advanced, more and more tend to be more perfect, all sorts of reference also. The system with mitsubishi FX2N series programmable controller (PLC) as control core, the system adopted a PLC control 4 belt machine, the whole control system set up a control room. Using PLC control coal conveyer belts, realized the reverse order start, stop, fault stop, emergency stop function, and there are two kinds of control mode, manual control and automatic control so as to realize the automation of the coal conveying system function.In this paper, the PLC automatic material handling a detailed study of the belt conveyor control system, the system is composed of two parts: automatic material handling equipment and belt conveyor control system. The control system has high precision, low cost, strong anti-interference ability, low failure rate, simple operation and maintenance etc., has a good application value.This design main content: the design of the control system of mitsubishi FX2N series PLC, in-depth study emphatically from the aspects of belt conveyor, determine its control requirement, clear PLC model selection, determine the allocation of I/O address, the design of I/O wiring diagram and control flow diagram and ladder diagram, deep understanding of the PLC programming method, carried out in accordance with the requirements for automatic batching belt conveyor system programming.Keywords : Belt conveyor；PLC；ControlII目 錄摘要 ..................................................................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................................................II第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................................11.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的概況 .....................................................................................................................21.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展史 .........................................................................................................21.1.2 礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)各機(jī)型介紹............................................................................................21.1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)基本結(jié)構(gòu) .........................................................................................................21.1.4 皮帶運(yùn)輸機(jī)的調(diào)試 ..............................................................................................................31.1.5 傳送帶常見故障 ..................................................................................................................31.1.6 四級傳送帶視圖分析 .........................................................................................................41.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展趨勢 ............................................................................................................41.2.1 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀............................................................................................41.2.2 國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀............................................................................................51.2.3 煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 ..................................................................................6第 2 章 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................................................72.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件........................................................................................................72.2 輸送帶寬度的確定及核算........................................................................................................72.2.1 帶速的確定............................................................................................................................72.2.2 帶寬的確定............................................................................................................................82.2.3 輸送帶寬度的核算 ............................................................................................................102.3 圓周驅(qū)動力 .................................................................................................................................102.3.1 計(jì)算公式 ..............................................................................................................................102.3.2 主要阻力計(jì)算 .....................................................................................................................112.3.3 特種主要阻力計(jì)算 ............................................................................................................132.3.4 特種附加阻力計(jì)算 ............................................................................................................132.3.5 傾斜阻力計(jì)算 .....................................................................................................................152.4 傳動功率計(jì)算............................................................................................................................152.4.1 傳動滾筒軸功率計(jì)算 ......................................................................................................152.4.2 電動機(jī)功率計(jì)算 ...............................................................................................................152.5 輸送帶張力計(jì)算 .......................................................................................................................162.5.1 阻力計(jì)算 .............................................................................................................................16III2.5.2 輸送帶不打滑條件校核 .................................................................................................192.5.3 輸送帶下垂度校核 ..........................................................................................................202.5.4 輸送帶強(qiáng)度校核計(jì)算 ......................................................................................................212.6 拉緊力計(jì)算 ................................................................................................................................21第 3 章 傳動裝置的選用與設(shè)計(jì) ........................................................................................................233.1 電機(jī)的選用 ................................................................................................................................233.2 減速器的選用............................................................................................................................243.2.1 傳動裝置的總傳動比 ......................................................................................................243.2.2 減速器的選用....................................................................................................................243.3 傳動滾筒 .....................................................................................................................................263.3.1 傳動滾筒的選型及設(shè)計(jì) .................................................................................................263.3.2 傳動滾筒筒體的設(shè)計(jì) ......................................................................................................263.3.3 傳動滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................................293.3.4 傳動滾筒結(jié)構(gòu)....................................................................................................................303.3.5 傳動滾筒的直徑驗(yàn)算 ......................................................................................................31第 4 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................334.1 選擇 PLC 的依據(jù) ....................................................................................................................334.2 PLC 的基本組成 .......................................................................................................................334.3 PLC 的工作原理 .......................................................................................................................344.4 可編程序控制器的特點(diǎn) .........................................................................................................364.5 PLC 選型 ....................................................................................................................................364.6 接線圖 .........................................................................................................................................384.6.1 PLC 接線圖 ........................................................................................................................38第 5 章 可編程控制器程序編輯 ........................................................................................................405.1 梯形圖程序分析 .......................................................................................................................405.1.1 運(yùn)煤皮帶機(jī)循環(huán)自動啟動程序分析 ..........................................................................405.1.2 運(yùn)煤皮帶機(jī)循環(huán)自動停止程序分析 ..........................................................................415.1.3 運(yùn)煤皮帶機(jī)單動啟動與停止程序分析 ......................................................................425.1.4 運(yùn)煤皮帶機(jī)故障停止程序分析....................................................................................43結(jié)論 ...............................................................................................................................................................46參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................................47致謝 ...............................................................................................................................................................481第 1 章 緒 論P(yáng)LC 目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制領(lǐng)域，無論是從國外引進(jìn)的自動化生產(chǎn)線，還是自行設(shè)計(jì)的自動控制系統(tǒng)，都普遍采用了 PLC 控制。PLC 控制系統(tǒng)始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，PLC 控制系統(tǒng)具有構(gòu)成簡單、可靠性高、通用性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、易于編程，體積小、可在線修改、設(shè)計(jì)與調(diào)試周期短、便于安裝和維修等突出優(yōu)點(diǎn)、而且一般不需要采取特殊措施，就能直接在工業(yè)環(huán)境中使用，更加適合現(xiàn)代化的要求，使用 PLC 控制系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的整體性能，具有較明顯的優(yōu)越性。皮帶運(yùn)輸機(jī)是廣泛應(yīng)用于煤炭、港口、建設(shè)、電廠等工業(yè)領(lǐng)域的連續(xù)輸送設(shè)備，它具有運(yùn)輸效率高、運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)也不斷朝著大運(yùn)量、長距離、大傾角、高帶速、投資費(fèi)用少、運(yùn)營費(fèi)用低、工作可靠、維護(hù)方便等方向發(fā)展，對其設(shè)計(jì)技術(shù)的要求也越來越高。 為適應(yīng)地形的要求，用輸送帶輸送一定高度的帶式輸送機(jī)在很多方面有應(yīng)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1.方案選擇與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2.輸入輸出與 PLC 機(jī)型的選擇；3.I/O 地址的分配；4.程序狀態(tài)圖的設(shè)計(jì)；5.梯形圖的編寫及程序分析。21.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的概況1.1.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展史皮帶運(yùn)輸機(jī)是由承載的輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品。由于它具有運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸阻力小、耗電量低、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)輸過程中對物料的損傷小、運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。皮帶運(yùn)輸機(jī)對建設(shè)現(xiàn)代化礦井有重要作用。皮帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車類)相比，具有輸送距離長、運(yùn)量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，皮帶運(yùn)輸機(jī)已成為煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著我國高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，原有的皮帶運(yùn)輸機(jī)無論是主參數(shù)還是運(yùn)行性能都已不能滿足要求，必須向長距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率的大型化方向發(fā)展，并要改善和提高運(yùn)行性能，確保安全可靠。1.1.2 礦用皮帶運(yùn)輸機(jī)各機(jī)型介紹（一） 固定高強(qiáng)度皮帶運(yùn)輸機(jī)這是目前煤礦井下用量最多的一種機(jī)型，主要用于水平或傾角小于 18 ゜的場合。由于受到輸送帶強(qiáng)度及零部件的限制，單機(jī)長度不宜過長，國內(nèi)現(xiàn)在鋼繩芯帶最高為ST4000，整芯帶為 PVG3150S，高強(qiáng)度機(jī)械接頭要靠進(jìn)口，為了降低膠帶強(qiáng)度，減小驅(qū)動裝置尺寸，國內(nèi)外通常采用中間直線摩擦驅(qū)動和中間卸載式驅(qū)動，并采用軟起動技術(shù)。國內(nèi)現(xiàn)有近 10 種軟起動方式，較好地解決了大型輸送機(jī)的起動問題。（二） 可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)該機(jī)型主要用于煤礦采煤工作面順槽輸送原煤，當(dāng)輸送能力和運(yùn)距較大時(shí)，可配中間驅(qū)動裝置來滿足要求。美國、德國、英國等國家的一些廠商公司都可為各種生產(chǎn)規(guī)模的高產(chǎn)高效工作面提供配套的順槽用可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)。 （三） 壓皮帶運(yùn)輸機(jī)壓皮帶運(yùn)輸機(jī)也是為增大輸送傾角而設(shè)計(jì)的，1979 年美國大陸輸送機(jī)設(shè)備公司開始研制壓皮帶運(yùn)輸機(jī)，并于 1983 年研制出壓帶式大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī) HAC，這臺樣機(jī)的輸送傾角為 30 ゜～60 ゜，最大輸送能力為 2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉(zhuǎn)的托輥組加載的。此后，大陸公司已生產(chǎn) 40 多臺 HAC。1991～1994 年德國的 MAN TAKPR FODERTECHNIK 公司研制了 3 臺用于卸船機(jī)的壓皮帶運(yùn)輸機(jī)。前蘇聯(lián)和日本等國也研制了這種皮帶運(yùn)輸機(jī)。國內(nèi)生產(chǎn)的壓皮帶運(yùn)輸機(jī)傾角可達(dá) 90 ゜，物料最大塊度可達(dá)3300 mm。這種輸送機(jī)由于本身結(jié)構(gòu)的缺陷和經(jīng)濟(jì)上的原因，目前還沒有在煤礦井下應(yīng)用。1.1.3 皮帶運(yùn)輸機(jī)基本結(jié)構(gòu)皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成如圖 1.1 所示，基本組成部分:輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置 (電動機(jī)、減速機(jī)、軟起動裝置、制動器、聯(lián)軸器、逆止器、傳動滾筒)、拉緊裝置、清掃裝置、機(jī)架、安全保護(hù)裝置以及電氣控制系統(tǒng)等組成。-頭部漏斗 ；2-機(jī)架；3-頭部掃清器；4-傳動滾筒 5-安全保護(hù)裝置；6- 輸送帶；7-承載托輥；8-緩沖托輥；9-導(dǎo)料槽；10-改向滾筒；11-拉緊裝置 12-尾架；13- 空段掃清器；14-回程托輥；15-中間架；16-電動機(jī)；17-液力偶合器；18-制動器；19- 減速器；20- 聯(lián)軸器圖 1-1 皮帶運(yùn)輸機(jī)組成示意圖輸送帶繞經(jīng)傳動滾筒和機(jī)尾換向滾筒形成一個(gè)無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力。工作時(shí)，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運(yùn)行。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動的物流，在卸載點(diǎn)卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機(jī)頭滾筒卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。1.1.4 皮帶運(yùn)輸機(jī)的調(diào)試首先應(yīng)檢查運(yùn)輸機(jī)支架安裝是否牢固，是否有遺漏的焊口，并逐個(gè)檢查限位輥、張緊輥、導(dǎo)向輥的轉(zhuǎn)動是否靈活，主動輥、從動輥內(nèi)是否注油。以上確定無誤后，采 取點(diǎn)動的方式啟動主動輥電機(jī)，若繼電器跳閘，切不可強(qiáng)行啟動，應(yīng)檢查主動電機(jī) 內(nèi)是否進(jìn)入雨水造成短路，點(diǎn)動無誤后，可正常啟動主動輥電機(jī)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)整 皮帶是本部工作中的 一個(gè)難點(diǎn)，若皮帶跑偏，應(yīng)調(diào)整尾部的可調(diào)螺母；若調(diào)整無效， 4則應(yīng)檢查導(dǎo)向輥的安裝 是否正確 ，必要時(shí)，將導(dǎo)向輥一端 支架割開、移位、焊接。 如皮帶過緊或過松，應(yīng)調(diào)整張緊輥，使之松緊適宜。1.1.5 傳送帶常見故障a)傳送帶打滑傳送帶與皮帶輪之間打滑為將這種打滑現(xiàn)象減到最低限度，建議驅(qū)動輪和被動輪都使用合適的防滑套。解決打滑問題可采取以下幾點(diǎn)措施：（1）繃緊上下傳送帶；（2）檢查緊帶裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否需要加以緊固；（3）更換或磨粗現(xiàn)有的防滑套表面；（4）檢查驅(qū)動齒輪的磨損情況。b)傳送帶與紙板之間打滑傳送帶與紙板之間打滑的主要原因是掛面紙板與熱板之間產(chǎn)生的磨擦過大c) 其他故障 (1)過度的張力(2)傳送帶表面變光滑(3)切割刀的控制1.1.6 四級傳送帶視圖分析當(dāng)系統(tǒng)打開后，打開自動運(yùn)行時(shí)，皮帶運(yùn)輸機(jī) M4 開始運(yùn)行，待延時(shí)過后皮帶機(jī)M3 開始運(yùn)行，皮帶機(jī) M2 和皮帶機(jī) M1 也同樣經(jīng)過延時(shí)后開始運(yùn)行，此后物料指示燈亮起，提示開始裝煤。煤經(jīng)過物料裝置開始往傳送帶上輸送，煤經(jīng)過皮帶機(jī) M1 依次輸送到皮帶機(jī) M4 上，然后輸送到指定位置。5圖 1-2 四級傳送帶視圖1.2 皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展趨勢1.2.1 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀國外皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是皮帶運(yùn)輸機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀皮帶運(yùn)輸機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎皮帶運(yùn)輸機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是皮帶運(yùn)輸機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運(yùn)量、高帶速等大型皮帶運(yùn)輸機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了皮帶運(yùn)輸機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的皮帶運(yùn)輸機(jī)已達(dá)到表 1 所示的主要技術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特點(diǎn)?。?）設(shè)備大型化其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn) 300~500萬噸以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。（2） 應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動與自動張緊技術(shù)，對輸送機(jī)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。（3）采用多機(jī)驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。6表 1-1 國外皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距/m 2000～3000 ﹥3000帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達(dá) 8輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000驅(qū)動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達(dá) 10100 1.2.2 國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的皮帶運(yùn)輸機(jī)的品種、類型較多。在“八五” 期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備 ”項(xiàng)目的實(shí)施，皮帶運(yùn)輸機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對皮帶運(yùn)輸機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC 為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表 2 所示。表 1-2 國內(nèi)皮帶運(yùn)輸機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距/m 2000～3000 ﹥3000帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，最高達(dá) 8輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000驅(qū)動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，最大達(dá) 10100 1.2.3 煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢（一） 設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。在今后的 10a 內(nèi)輸送量要提高 3000～4000 t/h，還速提高至 4～6m/s，輸送長度對于可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)要達(dá)到 3000m。對于鋼繩芯強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)需加長至 5000m 以上，單機(jī)驅(qū)動功率要求達(dá)到 1000～1500 kW，輸送帶抗拉強(qiáng)度達(dá)到 6000 N/mm（鋼繩7芯）和 2500 N/mm（鋼繩芯） 。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)，無論是主參數(shù)，還是運(yùn)行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長距離、大運(yùn)量、大功率順槽可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)，以提高我國皮帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，填補(bǔ)國內(nèi)空白，接近并趕上國際先進(jìn)工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含 7 個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴皮帶運(yùn)輸機(jī)動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；⑵軟起動與功率平衡技術(shù)；⑶中間驅(qū)動技術(shù)；⑷自動張緊技術(shù)；⑸新型高壽命高速托輥技術(shù)；⑹快速自移機(jī)尾技術(shù)；⑺高效儲帶技術(shù)。（二） 提高元部件性能和可靠性設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使皮帶運(yùn)輸機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。（三） 擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型皮帶運(yùn)輸機(jī)，如彎曲皮帶運(yùn)輸機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。8第 2 章 皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件皮帶運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)具有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料：（1）皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用地點(diǎn)及工作環(huán)境；（2）所運(yùn)物料的名稱和輸送能力；（3）所運(yùn)物料的性質(zhì)；（4）裝載和卸載情況；（5）給料點(diǎn)數(shù)目和位置；（6）輸送機(jī)布置形式和尺寸，即輸送機(jī)系統(tǒng)綜合布置形式、地形條件和供電情況、輸送距離、上運(yùn)或下運(yùn)、提升高度、最大傾角等；（7）裝置布置形式，是否需要設(shè)置制動器；原始參數(shù)和工作條件：（1）輸送物料：原煤（2）皮帶運(yùn)輸機(jī)：運(yùn)距：200 ；傾斜角：β=0°；最大運(yùn)量 :480mt/h（3）物料特性：粒度：0～200 ；密度：1.0t/ ；在輸送帶上堆積角：ρ=20°3m（4）工作環(huán)境：井下；環(huán)境溫度：2×200＋200=600故輸送帶寬滿足輸送要求。2.3 圓周驅(qū)動力2.3.1 計(jì)算公式 12（1）所有長度（包括 L〈80 〉 ） m傳動滾筒上所需圓周驅(qū)動力 為輸送機(jī)所有阻力之和，可用式（ 2-3）計(jì)算：UF（2-3）12HNSStF???式中 ——主要阻力， ；HFN——附加阻力， ；N——特種主要阻力， ；1S——特種附加阻力， ；2F——傾斜阻力， 。St五種阻力中， 、 是所有輸送機(jī)都有的，其他三類阻力，根據(jù)輸送機(jī)側(cè)型及HNF附件裝設(shè)情況定，由設(shè)計(jì)者選擇。（2） 80mL?對機(jī)長大于 80 的皮帶運(yùn)輸機(jī)，附加阻力 明顯的小于主要阻力，可用簡便的方NF式進(jìn)行計(jì)算，不會出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。為此引入系數(shù) C 作簡化計(jì)算，則公式變?yōu)橄旅娴男问剑海?-4）12UHSSt??式中 ——與輸送機(jī)長度有關(guān)的系數(shù)，在機(jī)長大于 80 時(shí)，可按式（2-5）計(jì)算，或Cm從表查?。?-5）0Lc??式中 ——附加長度，一般在 70 到 120 之間； 0Lm——系數(shù)，不小于 1.02。C查 〈〈DTⅡ（A）型皮帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)手冊〉 〉表 2-5 即本說明書表 2-4表 2-4 系數(shù) CL 80 100 150 200 300 400 500 60013C 1.92 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17L 700 800 900 1000 1500 2000 2500 5000C 1.14 1.12 1.10 1.09 1.06 1.05 1.04 1.032.3.2 主要阻力計(jì)算輸送機(jī)的主要阻力 是物料及輸送帶移動和承載分支及回程分支托輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生HF阻力的總和?？捎檬剑?-6）計(jì)算：（2-6）[(2)cos]ROUBGfLgqq???式中 ——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可按表查取。f——輸送機(jī)長度（頭尾滾筒中心距） ， ；Lm——重力加速度；gβ——皮帶運(yùn)輸機(jī)傾斜角；初步選定托輥為 DTⅡ6205/C4，查《DTⅡ(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》表 2-7，上托輥間距 ＝ 1.2 ，下托輥間距 ＝3 ， 上托輥槽角 35°，下托輥槽角０°。0amuam——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量， ，用式（2-7）計(jì)算ROq /kg（2-7）10ROGqa?其中 ——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量， ；1Gkg/m——承載分支托輥間距， ；0a托輥已經(jīng)選好，知 124.3Gk?計(jì)算： 10.25kg/ROqa?——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量， ，用式（2-8）計(jì)算：RUq /m（2-8）2RUGqa?14其中 ——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量2G——回程分支托輥間距， ；Uam216Gkg?計(jì)算： 5.3/mRUqa——每米長度輸送物料質(zhì)量Gq3.6mGIQq??kg/10UAFP?——每米長度輸送帶質(zhì)量， ， =9.28Bq/Bq/[(2)cos]HROUGFfLgq???=0.04×200×9.8×[20.25+5.33+（2×9.28+66.67）×cos0°]=8688 N模擬摩擦系數(shù) 值應(yīng)根據(jù)表2-5選取。取 =0.04。f f表2-5 阻力系數(shù)輸送機(jī)工況 f工作條件和設(shè)備質(zhì)量良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦較小 0.02～0.023工作條件和設(shè)備質(zhì)量一般，帶速較高，物料內(nèi)摩擦較大0.025～0.030工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設(shè)備質(zhì)量較差，托輥成槽角大于等于35°0.035～0.0452.3.3 特種主要阻力計(jì)算主要特種阻力 包括托輥前傾的摩擦阻力 和被輸送物料與導(dǎo)料槽攔板間的摩1SFF?擦阻力 兩部分，按式(2-9) 計(jì)算；gl15（2-9）slglF???按式（2-10）或式（2-11）計(jì)算：F?（1） 三個(gè)等長輥?zhàn)拥那皟A上托輥時(shí)（2-10）0()cosinBGFCLqg???????（2） 二輥式前傾下托輥時(shí)（2-11）0siB???ε——托輥軸線相對于垂直輸送帶縱向軸線的前傾角；λ——V 型托輥的軸線與水平線的夾角。由于不設(shè)裙板，故 。0glF?又因 ε=0，故本輸送機(jī)沒有特種主要阻力 ，即 =01SF1S2.3.4 特種附加阻力計(jì)算附加特種阻力 包括輸送帶清掃器摩擦阻力 和卸料器摩擦阻力 等部分，按2SFr aF下式計(jì)算：（2-12） 23SranF???（2-13） 3rAP?（2-14） 2aBk?式中 ——清掃器個(gè)數(shù)，包括頭部清掃器和空段清掃器；3nA——一個(gè)清掃器和輸送帶接觸面積， ，見表2m——清掃器和輸送帶間的壓力， ，一般取為 3 ；PN/ 4410~?N/m——清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為 0.5~0.7；3?——刮板系數(shù)，一般取為 1500 。2k /表 2-6 導(dǎo)料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積刮板與輸送帶接觸面積 A/m 2帶寬 B/ m導(dǎo)料欄板內(nèi)寬/1b頭部清掃器 空段清掃器16500 0.315 0.005 0.008650 0.400 0.007 0.01800 0.495 0.008 0.0121000 0.610 0.01 0.0151200 0.730 0.012 0.0181400 0.850 0.014 0.021查表 2-6 得 A=0.008 ，取 =10 ，取 =0.6，將數(shù)據(jù)帶入式（2-13）2mp410?2m3?則 =0.008×10 ×0.6=480rF410?N擬設(shè)計(jì)的總圖中有一個(gè)清掃器和一個(gè)空段清掃器（一個(gè)空段清掃器相當(dāng)于 1.5 個(gè)清掃器） min0.81520NF???承由式（2-12 ） 則 =2.5×480+1200=24002S2.3.5 傾斜阻力計(jì)算傾斜阻力按下式計(jì)算： StF（2-15）tGqgH??式中：H——輸送機(jī)提升或下降物料的高度， 。m因?yàn)槭潜据斔蜋C(jī)水平運(yùn)輸，所以 H=0StGFqgH??由式（2-17 ） 12UHStFC??=1.45×8688+0+2400+0U=14997.6 N2.4 傳動功率計(jì)算172.4.1 傳動滾筒軸功率計(jì)算傳動滾筒軸功率（ ）按式（2-16）計(jì)算：AP（2-16）10UF???2.4.2 電動機(jī)功率計(jì)算電動機(jī)功率 ，按式（2-17）計(jì)算：MP（2-17）'"AP??式中 ——傳動效率，一般在 0.85~0.95 之間選??；?——聯(lián)軸器效率；1每個(gè)機(jī)械式聯(lián)軸器效率： =0.981?液力耦合器器： =0.96；1——減速器傳動效率，按每級齒輪傳動效率.為 0.98 計(jì)算；2?二級減速機(jī)： =0.98×0.98=0.962?三級減速器: =0.98×0.98×0.98=0.94——電壓降系數(shù)，一般取 0.90~0.95。'?——多電機(jī)功率不平衡系數(shù)，一般取 ，單驅(qū)動時(shí)， 。" "0.9.5???"1??根據(jù)計(jì)算出的 值，查電動機(jī)型譜，按就大不就小原則選定電動機(jī)功率。MP由式（2-20 ） 147.620WKA????由式（2-21 ）9.34.6721MP???選電動機(jī)型號為 Y224M-4， ，數(shù)量 1 臺。45N2.5 輸送帶張力計(jì)算18輸送帶張力在整個(gè)長度上是變化的，影響因素很多，為保證輸送機(jī)正常運(yùn)行，輸送帶張力必須滿足以下兩個(gè)條件：（1）在任何負(fù)載情況下，作用在輸送帶上的張力應(yīng)使得全部傳動滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑；（2）作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。2.5.1 阻力計(jì)算為了確定輸送帶作用于各改向滾筒的合張力，拉緊裝置拉緊力和凸凹弧起始點(diǎn)張力等特性點(diǎn)張力，需逐點(diǎn)張力計(jì)算法，進(jìn)行各特性點(diǎn)張力計(jì)算。圖 3-3 張力分布點(diǎn)圖運(yùn)行阻力的計(jì)算有分離點(diǎn)起，依次將特殊點(diǎn)設(shè)為 1、2、3、…，一直到相遇點(diǎn) 14 點(diǎn)，如圖 3-3 所示。計(jì)算運(yùn)行阻力時(shí)，首先要確定輸送帶的種類和型號。在前面我們已經(jīng)選好了輸送帶，680S 型煤礦用阻燃輸送帶，縱向拉伸強(qiáng)度 680N/mm；帶厚 8mm;輸送帶質(zhì)量9.28Kg/m.（1)承載分支直線段運(yùn)行阻力由式（2-18 ）：（2-18） ? ?)()zhGBROnzGBWqLqHg??????計(jì)算得到。式中： nL——直線段水平投影；z?——槽型托輥?zhàn)枇ο禂?shù)；H——直線段提升高度；其它與前邊意義相同。1912W?=[（66.67+9.28+20.25）×110×0.04+ （9.28+66.67）×1.96]×9.8=5607N134?=（66.67+9.28+20.25）×90×0.04×9.8=3394 N（2)回空分支直線段運(yùn)行阻力由式(2-19)(2-19)??))kBRUnkBWqLqHg???????——平形托輥?zhàn)枇ο禂?shù)；其它與前邊意義相同。 ??349.285340.59.820.45N?????????10.1631W?（3)按摩擦傳動條件計(jì)算輸送帶各點(diǎn)張力 21148rSFS??3.09.6K4341205W?52..7.1SS???610673 1.4.9243.856KS817S??948.0.5.7S?10911246.35801.72.253.7rWFS? ???11010147.SKS??2012121.734.5607.7985SWS????131211.89..196.03GqHS???1431